Stratimagic波形地震相分析在礁滩储层预测中的应用

2010-11-15帅庆伟广州海洋地质调查局广东广州510760

石油天然气学报 2010年5期

关键词：时窗层段长兴

帅庆伟（广州海洋地质调查局，广东广州510760）

贺振华，文晓涛（成都理工大学信息工程学院，四川成都610059）

李锐（广州海洋地质调查局，广东广州510760）

Stratimagic波形地震相分析在礁滩储层预测中的应用

帅庆伟（广州海洋地质调查局，广东广州510760）

贺振华，文晓涛（成都理工大学信息工程学院，四川成都610059）

李锐（广州海洋地质调查局，广东广州510760）

在钻井资料较少的情况下，应用波阻抗反演以及常规地震属性预测储层时，存在较强的多解性。沉积地层物性参数的变化又总是反映在地震道波形形状的变化上。基于波形的地震相分析技术忠实于地震信息本身，可以克服上述缺陷，是研究沉积相和储层预测的重要手段之一。利用Stratimagic软件基于波形的地震相分析技术对SYB地区长兴组的沉积相和礁滩储层的分布进行了研究，取得了较好效果。

Stratimagic波形地震相；礁滩储层；SYB地区

碳酸盐岩礁和滩是石油和天然气的理想储集场所，它们主要是由生物构筑而成的一种特殊碳酸盐岩构造体，又是碳酸盐沉积中主要的含油气沉积类型，有着广阔的含油气潜力。但是，由于礁滩地层非均质性强，物性差异小，地震资料品质往往较差，多解性强，识别预测难度较大，属于勘探难度较大的隐蔽油气藏［1］。目前多采用波阻抗反演以及常规地震属性等储层预测方法，常规地震属性存在一定的缺陷，往往丢失了两个基本信息：①不清楚地震信号的总体变化；②不清楚这种变化的分布规律。因此很难给出井位处地震信号变化的可靠评估，也就很难进行可靠的信息外推。基于波形的地震相分析技术可以很好地解决上述问题，它综合利用了地震波的频率、相位、速度、能量等各种信息，通过自组织神经网络技术对层段内的地震道反射波形进行分类，并与测井曲线对比，得出与地质相对应的地震相图，从而更准确地探求地震资料的地质解释［2，3］。以SYB地区长兴组碳酸盐岩礁滩储层为例，应用Stratimagic波形地震相分析技术，进行了沉积相带的划分和礁滩储层分布范围的圈定，为目标钻探提供有利的地质依据。

1 基本原理

地震相这一名词来源于沉积相，它是地下地质体的一个综合反映，可以理解为“沉积相在地震信息上表现的总和”，正如Sheriff（1982）所说“地震相是由沉积环境（如海相或陆相）所形成的地震特征”［4］。通常情况下，不同的沉积相对应于不同的地震相，这就是利用地震相进行沉积相研究和储层预测的理论基础。

由于地震信号各种参数的变化都会反映到地震道形状的变化上，也就是说地震波形能反映地下地质体的特征。据此原理，Stratimagic软件的地震相分析技术首先根据已知信息，应用自组织的人工神经网络技术对目标时窗内的地震波形进行分类、学习、记忆和分析，借助无监督学习过程建立模型道，这些模型道代表了可从几毫秒到几百毫秒之间变化的地震层段内地震道形状的变化。然后根据类比相似原理对全工区的地震道进行分类，建立地震相图。借助地震相图，在实际应用中能快速掌握地震信号的总体变化及其分布规律，并且在地震相图的建立过程中无需井数据的参与。最后根据地质、测井资料对相应的地震相作出合理准确的地质解释，并向未钻探地区外推，从而指导勘探开发［5］。工作流程如图1所示。

图1 地震相分析流程图

2 参数选择

利用Stratimagic软件进行地震相分析时，对地震相划分结果起重要作用的有3个参数：选择目的层段的时窗大小、波形分类数和迭代次数。参数的正确选取是获得最佳地震相平面图的关键。

2.1 选取时窗

在做地震相分析之前，首先要了解研究区的目的层段，且要具备该层段内主要层位的解释数据，通过参考层位的沿层属性切片来确定异常体的分布范围，才能更好地选取目的层段时窗的大小。目的层段时窗的选取，主要有2种类型：第1种是具有特定地质意义的非等厚时窗，主要有4种组合方式（图2（a））：方式1是以上界面向下偏移和下界面向上偏移作为参考界面；方式2是以相邻的上下界面本身作为参考界面；方式3是以上界面向上偏移和下界面向下偏移作为参考界面；方式4是以上下界面均向下偏移作为参考界面。第2种是不具有特定地质意义的等厚时窗，也有4种组合方式（图2（b））：方式1是以参考层向上和向下偏移作为参考界面；方式2是以参考层向上偏移和参考层作为参考界面；方式3是以参考层向下偏移和参考层作为参考界面；方式4是以参考层向下偏移量不同的两个界面作为参考界面。

对于等厚时窗层段的选取最好是大于半个相位，并且最好要小于150ms［6］。也有人认为最佳时窗是半个相位到两个波长之间。太大的层段会包含太多的模型，期间可能包含多个相序，计算的结果将无法解释，这样就给解释带来很大的困难，物理意义也不明确，也增加了不少计算量，使得解释人员的效率降低。若时窗层段太薄，则不能真实地反映相变引起的波形变化。对于非等厚时窗的选择，一般选取主要目的层段的顶底界面建立时窗。

图2 时窗选取方式示意图

2.2 确定分类数和迭代次数

创建模型道与地震相的分类数密切相关，采用多少分类数就会产生多少个模型道。通常情况下，较为理想的分类数是不容易确定的，而分类数的选取将对地震相分析的结果产生直接的影响。解释人员在具体解释过程中，要对研究区块有比较深入的了解，经过多次试验及分析对比后才能初步确定较好的分类数。粗略且实用的估计方法是：① 把所要研究的层段时窗厚度除以6作为第1次计算的分类数；② 把上次分类数的50%作为第2次计算的分类数；③ 把第1次计算分类数的150%作为第3次计算的分类数。经过3次试验后基本就能确定所需分类数［7］。

分类数确定后，通过几次迭代，神经网络会逐次生成模型道，直到最终模型道与地震记录系统误差达到最小。此过程中需要有足够的迭代次数，在实际应用中10～20次迭代就已经能确保较好的分类结果，但是为了取得更好的最终解释效果，最好选用20～40次迭代。

3 应用实例及效果分析

3.1 沉积相带划分

针对SYB地区礁滩储层的分布特点和沉积特征，选取长兴组整个层段作为目的层段。利用Stratimagic的神经网络技术对目的层段的地震信号进行波形分类，选择了七种不同的颜色表示模型道的波形类别，并划分出地震相分布图（图3）。从地震相平面图可以看出，图中相带分界较清楚，主要可划分为开阔台地相、台地边缘礁滩相、碳酸盐岩斜坡相和陆棚相四个相带。开阔台地对应的波形为对称的弱振幅；礁滩相对应的波形为不对称的弱振幅；斜坡对应的波形为不对称的中振幅；陆棚对应的波形为对称的强振幅。

结合地震剖面（图4）也可以看出，开阔台地相带顶部为中弱反射，内部为两套中强振幅亚平行反射地震相；台地边缘礁滩相带为低频－中低振幅－中连续的杂乱反射地震相；台地边缘斜坡相带顶部为弱振幅反射，内部为相对较连续的强振幅斜交型前积反射且横向上有加厚现象；陆棚相带为中低频中振幅亚平行反射地震相。说明基于波形的地震相分析技术在碳酸盐岩礁滩储层沉积相相带划分的应用中是行之有效的，而且能够大大提高解释人员的工作效率。

图3 长兴组模型道和地震相图

图4 沿长兴组底拉平地震剖面图

3.2 生物礁滩的识别

针对SYB地区长兴组生物礁滩识别的特殊性，选取长兴组底至其上55ms作为目的层段，进行了基于波形的地震相分析、基于主成分分析（PCA）的地震“体划相”分析和部分常规地震属性分析。

根据基于波形的地震相分析结果（图5）和地震“体划相”分析的地层切片图（图6）可以看出生物礁和鲕粒滩的分布界线较清楚，初步圈定了台缘礁和台内滩的分布范围。结合长兴组的波阻抗反演结果（图7）和道积分属性（图8），在平面上礁滩的界线也很明显，分布范围与前述基本相同。工区内完钻的探井资料也证实，长兴组横向上分布生物礁和鲕粒滩两套储层，纵向上分布有上、中、下三套储层，且中、上部储层较发育。中储层主要为鲕粒滩储层，规模较大；上储层主要为生物礁储层，形成时间稍晚。说明Stratimagic基于波形的地震相分析技术在生物礁滩识别方面也是比较可靠的。